Монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи: преимущества и недостатки

mono und polyСолнечные батареи различаются в зависимости от фотоэлементов, из которых они состоят. Поликристаллические или монокристаллические — определяющим является метод изготовления фотоэлементов, которые используются для производства солнечных батарей.

Кремний можно раздробить, нагреть, вылить в форму и дать ему остыть. Из такого материала получится поликристаллический фотоэлемент. Но можно и вырастить кристалл, что намного сложнее и дороже. В результате образуется один монокристаллический слиток. В принципе, как изготавливаются фотоэлементы, можно посмотреть в специальной технической литературе. Нас же интересуют практические вещи, связанные с различиями между поликристаллическими и монокристаллическими солнечными батареями.

Деградация начальная и линейная

Солнечные батареи постепенно теряют свою мощность. Здесь различают:

— начальную деградацию, вызванную первичным солнечным облучением;

— линейную деградацию, которая происходит на протяжении всего срока службы солнечных батарей.

Оба процесса носят необратимый характер.

Начальная деградация

Главное здесь не то, почему фотоэлементы теряют мощность в первые же часы работы на солнце, главное для нас то, что такое есть. Современные исследования показывают, что уже в первые часы работы потеря мощности может составлять до 3%. В целом можно сказать следующее: величина начальной деградации зависит от чистоты сырья, используемого для изготовления фотоэлементов. Чем чище сырье, тем мощнее фотоэлемент, но и дороже. Однако, следует отметить, что начальная деградация особенно сильно проявляется для монокристаллических фотоэлементов, в то время как для поликристаллических этот эффект выражен слабее, 97,5% против 97%. Очко в пользу поликристаллических солнечных батарей.

Линейная деградация

Все фотоэлементы, как монокристаллические, так и поликристаллические, теряют часть мощности в течение всего срока непрерывной работы. И если раньше считалось, что потеря мощности у поликристаллических солнечных батарей меньше, чем у монокристаллических, то в современном исполнении как те, так и другие теряют мощность примерно на 20% от начальной через 30 лет их постоянной эксплуатации. Ничья.

Слабая освещенность

В некоторых регионах не всегда стоит солнечная погода с прямым солнечным излучением. Бывает облачно и туманно. Но современные солнечные электростанции производят электроэнергию и при облачной погоде. Решающую роль в том, как солнечная батарея будет работать при плохой погоде, играет чувствительность, с которой фотоэлементы реагируют на свет определённой длины волн, то есть насколько хорошо они способны превращать соответствующий свет в электричество. В плохую погоду свет в голубом диапазоне не отражается облаками и достигает поверхности солнечных батарей. При этом монокристаллические фотоэлементы значительно лучше обрабатывают «голубой свет», чем поликристаллические.  Но за счет неоднородности поверхности поликристаллическая солнечная батарея может поглощать лучи под разными углами, что позволяет ей хорошо работать как при отсутствии прямого солнца, так и в пасмурные дни. Если же солнце вдруг окажется в просвете между облаков, произойдет нечто удивительное: поликристаллические солнечные батареи будут получать прямые солнечные лучи плюс отраженный свет облаков! Таким образом, они получат даже больше света, чем в ясный день! Опять ничья.

Потеря мощности от нагрева (температурный коэффициент)

Температура солнечной батареи является одним из факторов, влияющих на эффективную работу солнечной электростанции. Так в солнечный и морозный зимний день генерация солнечной электростанции может быть заметно больше, чем в такой же солнечный, но жаркий летний день (при условии оптимального угла расположения солнечных батарей в обоих случаях). Как можно объяснить такую разницу в генерации при одинаковых уровнях солнечной радиации?

В процессе эксплуатации солнечные батареи нагреваются. Во-первых, непосредственно под воздействием солнца, а во-вторых, опосредованно за счет производства электроэнергии. Солнечные батареи нагреваются сразу же, как только начинает течь ток. При нормальной солнечной погоде температура солнечных батарей очень быстро достигает 50-65°С. При жаркой погоде и длительным периодом генерации их температура может превышать 80°С. Чем выше температура солнечной батареи, тем ниже ее мощность. В документации на солнечные батареи обычно указывается мощность при температуре 25°C. Каждый градус свыше 25° снижает максимальную мощность солнечной батареи. А вот насколько упадет мощность, зависит от температурного коэффициента. В целом можно отметить, что потеря мощности у поликристаллических солнечных батарей значительно ниже, чем у монокристаллических. Кроме того, черный цвет монокристаллических батарей обеспечивает им более значительный нагрев. Небольшое преимущество поликристаллических.

Максимальная мощность

Современные монокристаллические солнечные батареи массово достигли мощности 295 – 330 Вт/пик при эффективности до 25% (60 фотоэлементов). В экспериментальных условиях они могут достигать 350 Вт/пик. Вот здесь поликристаллические существенно проигрывают монокристаллическим со своей максимальной мощностью   295 Вт/пик и эффективностью 17%.

Таким образом, выработка солнечной электроэнергии с помощью монокристаллических солнечных батарей на крыше дома будет больше, чем с помощью поликристаллических на той же площади крыши. Но их по сравнению с монокристаллическими батареями менее низкая эффективность компенсируется значительно более низкой ценой.

Цена

Здесь можно сказать очень коротко: производство монокристаллических фотоэлементов значительно дороже, поэтому и стоимость монокристаллических солнечных батарей в расчете за ватт/пик выше, чем у поликристаллических солнечных батарей.

Вывод

Итак, если оценивать, какие батареи лучше или хуже, можно смело говорить: ничья! Как у одних, так и у других есть свои преимущества и недостатки. Практический опыт показывает, что в действительности различия в выработке солнечной электростанции на основе монокристаллических батарей и поликристаллических батарей очень незначительны.

Выбор полностью остается за вами. Хотите, чтобы на крыше вашего дома производилось как можно больше солнечной электроэнергии, то ставьте монокристаллические батареи. Но они дороже, чем поликристалл. Если на крыше есть место для установки солнечной электростанции, которая полностью покроет ваши потребности в электроэнергии и позволит даже получать доход по «зеленому» тарифу, ставьте 30 кВт поликристаллических солнечных батарей, что даст возможность быстрее окупить станцию.

Солнечные батареи Canadian Solar со склада в Николаеве

Написать нам